[发明专利]一种基于电磁力调节的气磁混合支承误差补偿方法

说明书

本发明公开了一种基于电磁力调节的气磁混合支承误差补偿方法，根据各个位置的误差及刚度，控制器输出相应的电磁力，逐点对误差进行校准。本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：在整个有效行程范围内，不同位置所需要的校准力是不同的，通过逐点测量误差及刚度，采用一定的力‑位移转换算法，实现误差补偿；在大幅度降低制造难度的前提下，减少误差及提高刚度。

技术领域

本发明涉及气磁混合支承，具体涉及一种基于电磁力调节的气磁混合支承误差补偿方法。

背景技术

在超精密机床、计量仪器和大科学装置用精密姿态调整机构等超精密工程应用领域，需要用到超精密气体静压支承。为实现超高精度控制需求，目前，工程实施过程中，有3种技术可实现。

1)气体静压支承技术

采用超精密气体静压支承技术，可实现超高精度控制需求，在加工制造上，需要将轴承、导轨等气体静压支承功能部件研磨到极高的精度。

2)气体流量闭环控制气体静压支承技术

在气体静压支承的基础上，增加节流控制和位置反馈模块，通过闭环控制，实现超高精度控制需求。其具体原理为，通过位移传感器检测径向位移，并分离出气体静压支承误差，根据一定的控制算法生成控制信号，经过放大器放大后，送给控制阀，调节节流孔节流作用，改变气体压场分布，从而控制气膜合力的大小和方向，提高气体静压支承精度。

3)电磁力闭环控制气体静压支承技术

在气体静压支承基础上，增加电磁支承和位置反馈模块，通过闭环控制，实现超高精度控制需求。其具体原理为，通过位移传感器检测位移量(回转运动的径向位移、轴向位移，直线运动的法向位移)，并分离出误差，根据一定的控制算法生成控制信号，经过放大器放大后，送给电磁支承，闭环调节电磁支承对转子或导轨的电磁吸力，提高气体静压支承精度。

要实现超高精度控制需求，对于无主动控制的超精密气体静压支承，要求极高的研磨精度，制造成本极高且极难实现；对于采用闭环主动控制(节流控制或电磁力控制)的超精密气体静压支承，需要反馈系统，并对位移信号进行处理，不仅系统结构复杂，控制也复杂，可靠性低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，目的在于提供一种基于电磁力调节的气磁混合支承误差补偿方法，解决非主动控制型气体静压支承的加工制造难度高、闭环主动控制型气体静压支承结构及其控制复杂且可靠性低的问题。

本发明通过下述技术方案实现：一种基于电磁力调节的气磁混合支承误差补偿方法，根据各个位置的误差及刚度，控制器输出相应的电磁力，逐点对误差进行校准。

进一步的，根据各个位置的误差及刚度，采用力-位移转换算法，控制器输出相应的电磁力，实现误差补偿。

进一步的，具体步骤包括静态校准：驱动支承到各个位置，保持静止状态；逐点测量气浮支承刚度；逐点测量误差；根据各个位置的误差及刚度，控制器输出相应的电磁力，逐点对误差进行校准。

进一步的，具体步骤包括动态校准：逐点测量气浮支承刚度；驱动支承连续运动；连续测量各个位置的误差；根据各个位置的误差及刚度，控制器输出相应的电磁力，逐点对误差进行校准。

进一步的，具体步骤包括：

1)静态校准；

a.驱动支承到各个位置，保持静止状态；b.逐点测量气浮支承刚度；c.逐点测量误差；d.根据各个位置的误差及刚度，控制器输出相应的电磁力，逐点对误差进行校准；

2)动态校准

e.驱动支承连续运动；f.连续测量各个位置的误差；g.根据各个位置的误差及刚度，控制器输出相应的电磁力，逐点对误差进行校准。